汽車音響熱鉚機設(shè)計分析

孫明業(yè) 高寧

摘? 要：汽車音響熱鉚機是用來進行汽車音響焊接的專用設(shè)備。本設(shè)備操作簡單，自動化程度高，設(shè)備體積小，便于搬運。該設(shè)備采用PLC控制，人機界面操作，焊點壓力、時間可分開控制，同時具有計數(shù)功能。

關(guān)鍵詞：汽車，熱鉚機，設(shè)計分析

1 前言

液主機由機架（鋁合金）、加熱機構(gòu)、溫度測定機構(gòu)、導向機構(gòu)、焊頭、氣缸、可編程控制器、觸摸屏等組成。

工作原理，待溫度達到設(shè)定值后，把工件安裝在模具內(nèi)并可靠固定，然后啟動設(shè)備，焊件被氣缸送到里面，四個氣缸向下運動，焊點使塑料融化，達到一定的焊接時間后，四個氣缸收回，焊件退出，完成焊接。

2 熱鉚機整體結(jié)構(gòu)

焊接頭組件示意圖，由于安裝空間限制采用帶導桿氣缸，傾斜焊頭與喇叭焊頭分開控制，導桿氣缸上端配置調(diào)高螺母精度1mm/每周，氣缸端頭與焊頭采用小面積絕熱材料制作，熱傳導率小，喇叭焊頭中心安裝有彈簧壓緊機構(gòu)，焊頭采用鉻銅加工，該設(shè)備配置4個溫度傳感器和4個加熱管，由溫控表分別控制溫度，精度1℃，操作面板示意圖，操作面板由4個溫控表來分別調(diào)節(jié)控制4組焊頭溫度。1個傾斜焊頭時間控制器、1個揚聲器時間控制器分別調(diào)節(jié)控制下壓時間，1個傾斜焊頭壓力表、1個揚聲器焊頭壓力表通過2個精密調(diào)壓閥分別調(diào)節(jié)控制下壓力。

3 熱鉚機氣缸選型設(shè)計

氣動氣缸最大輸出力計算公式：

其中：

F1無活塞桿端的最大理論輸出力（N）

F2活塞桿端的最大理論輸出力（N）

P-公稱壓力（Mpa）

D-氣缸內(nèi)徑（mm）

d-活塞桿直徑（mm）

因向上提裝置的力大于向下加載的力，因此只計算活塞桿輸出力（F2）即可。

F2= P×π/4×（D2- d2）

經(jīng)計算重物重80kg即F2=800N

P為常用公稱壓力即P=0.5Mpa

因氣缸有摩擦，選擇效率0.85，氣缸內(nèi)徑D=100，活塞桿直徑d=25滿足提升重物要求。

4 熱鉚機氣動系統(tǒng)設(shè)計

熱鉚機采用工廠標準氣源，也可用大型空壓機代替。氣缸速度可調(diào)，為了讓氣缸壽命更加長久，氣體要求先過濾并且干燥，各個氣缸要求獨立控制，速度可調(diào)。

5 根據(jù)材質(zhì)確定焊接間隔時間T

塑料是由不同的物質(zhì)形成的，所以軟化或熔融范圍也是不同的。根據(jù)樣件材質(zhì)，先確定焊接溫度和被焊接件的質(zhì)量。

如：

聚氧化甲烯 165～185 ℃

聚丙烯 160～170 ℃

聚氯乙烯 75～90℃

樣件所需要的熱量：

熱量= 質(zhì)量*比熱容*溫度的變化

Q1=CM（t2-t1）

Q1---試件焊接需要熱量

C----物體的比熱（查表）

M----被焊接部位質(zhì)量

t2---物體焊接的初始溫度

t1---物體焊接后的溫度

加熱管產(chǎn)生的熱量

Q2 =U L（C1M1T + C2M2T）÷ 864/T + T/2

式中：C1和C2分別為容器和介質(zhì)的比熱（Kcal/Kg℃）

M1和M2分別為容器和介質(zhì)的質(zhì)量（Kg）

T為所需溫度和初始溫度之差（℃）

T焊接間隔時間（s）

L為加熱管長度

U為修正系數(shù)

其中：Q1=Q2，確定間隔時間T即可

根據(jù)此設(shè)備的樣件，計算出焊接聚氧化甲烯需要的溫度是225.3℃，該數(shù)據(jù)會因環(huán)境的不同而改變，但根據(jù)此數(shù)據(jù)進行調(diào)試，會取得更快更準確的效果。

6 設(shè)計思路

（1）雙工位、雙焊點焊接，提高效率。

（2）具有計數(shù)功能（帶斷電記憶功能），記錄加工件數(shù)。

（3）焊接溫度以及焊接時間可調(diào)，針對不同批次件進行焊接，采用換小件工裝，共用一臺設(shè)備。

（4）垂直位和傾斜位的焊接時間可以單獨控制，便于調(diào)試。

（5）左工位和右工位可以同時、單獨工作，可分開焊件試件，實現(xiàn)多樣化。

（6）具有誤操作延時保護功能，保障人身安全。

（7）使用條件：

1、環(huán)境溫度：0℃～40℃

2、環(huán)境濕度：10%～80%RH

3、額定電源電壓：220V/50Hz

4、額定氣源壓力：0.6Mpa

7結(jié)束語

當把塑料試件放到工裝上，模具工裝采用加工中心加工，這里我用了硬鋁材質(zhì)，在保證硬度的前提下，保證了設(shè)備的輕盈。焊接塑料的材質(zhì)，我選用鈹青銅。此銅具有導熱好，硬度高，焊接效果優(yōu)于其他材質(zhì)。輸送試件和試件退出，這里選用了雙軸氣缸，導向性好，運動平穩(wěn)。

以上就是汽車音響熱鉚機的設(shè)計理念，在原有設(shè)備框架基礎(chǔ)上，根據(jù)用戶的試件情況，也可以采用換取工裝的方式，進行更廣泛的焊接，該設(shè)備的設(shè)計過程更適合其他塑料焊接的設(shè)計。

這個裝置簡單實用，在一些車廠，類似的設(shè)計已經(jīng)大量應(yīng)用在生產(chǎn)線中，他們每一部分的結(jié)構(gòu)形式都是類似的，只是根據(jù)樣件進行設(shè)計。目前所有廠家反應(yīng)設(shè)備的性能和運行都是可觀的，到現(xiàn)在為止設(shè)備運轉(zhuǎn)良好，無異常報警現(xiàn)象。

參考文獻

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